Introducci

1
Introducción SSL/TLS
2
Seguridad WEB
3
Seguridad Web

• HTTP no es un protocolo seguro
• Es simple y no se establece un estado
  cliente/servidor. Ejecuta sobre TCP/IP
• Es necesario instrumentar medidas de seguridad
• Revisaremos SSL (Secure Socket Layer) y su
  sucesor TLS (Transport Layer Security)
• HTTPS
• Protocolo seguro HTTP
• El uso de SSL se aplica también a otras capas
  TCP/IP, por ejemplo,
• POP3, SMTP, FTP, SSH, etc.

4
Problema de Diseño

• Problema de diseño crear aplicaciones que puedan
  ejecutar de manera segura sobre Internet. Se
  cuenta con las siguientes herramientas/soluciones
  
• TLS Transport Layer Security (SSL)
• Certificados
• Esta presentación está basada principalmente en
  el capítulo 17 del Stallings

5
Dónde ofrecer Seguridad?

• Discusión bizantina sin respuesta final

futuro
Se menciona
Esta presentación
6
Contexto de SSL/TLS

• Amenazas
• Integridad
• Modificación de datos, inseción
• Funciones hash (HMAC)
• Confidencialidad
• Espionaje en la red
• Puede ser prevenido con cifrado
• Compromiso de la seguridad
• Las medidas de seguridad in-situ son
  indispensables
• Autenticación
• masacarada
• Hemos visto diversas técnicas criptográficas
• Denegación de servicio

7
SSL (Secure Socket Layer)

• Desarrollado originalmente por Netscape
• Versión 3 Diseñada tomando en cuenta opiniones
  de la comunidad RFC 2246
• Un esfuerzo de estandarización ha sido
  patrocinado por la IETF
• TLS (Transport Layer Security) grupo de trabajo
  establecido y funcionando Véase
• http//www.ietf.org/html.charters/tls-charter.h
  tml
• TLS puede ser visto como SSL v3.1 y/o compatible
  con SSL v3

8
HTTP Visto como aplicación de TLS

• HTTP es la más común aplicación de TLS
• https//
• Requiere servidores Web que soporten TLS
• Requiere navegadores Web que soporten TLS
• Netscape
• Internet Explorer
• Cryptozilla
• Netscape Mozilla sources with SSLeay

9
Cambios de SSL 3.0 a TLS

• Mensajes adicionales de alerta
• Modificaciones a los cómputos de funciones hash
• versión del protocolo 3.1 en ClientHello,
  ServerHello

10
Arquitectura TLS
11
TLS Qué hace?

• Establece una sesión
• Acuerdo de algoritmos
• Realiza autenticación
• Compartir de secretos
• Transferencia de datos de aplicación
• Asegura privacidad e integridad

12
Arquitectura SSL

• Utiliza TCP (transferencia de datos confiable)

13
SSL Protocolo Record

• Utilizado en conexiones SSL
• Usa parámetros de la conexión
• Brinda confidencialidad e integridad
• También fragmenta (en bloques de 214 bytes) y
  opcionalmente comprime datos (en la práctica no
  se utiliza casi nunca)
• confidencialidad
• IDEA, RC2-40, DES-40, DES, 3DES, Fortezza,
  RC4-40, RC4-128
• Opcionalmente, los mensajes son comprimidos
• integridad de mensaje
• Se usan protocolos MAC con llave secreta
  compartida
• Actua de manera similar a HMAC pero la llave es
  concatenada al mensaje en vez de XORed

14
SSL Protocolo Record
15
Protocolo de cambio de especificaciones de cifrado

• El protocolo TLS más simple
• El nuevo estado establecido por el protocolo
  handshake es un estado de pendiente
• Todavía no definitivo
• El protocolo de cambio de espec. de cifrado es en
  realidad un sólo mensaje intercambiado entre el
  cliente y el servidor que cambia el estado de
  pendiente a definitivo.
• Se revisará en el protocolo de intercambio de
  datos handshake protocol

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Protocolo de Alerta

• Cubre el sistema de alertas de SSL generadas por
  la identidad de las entidades
• Asegura los datos intercambiados en el protocolo
  record
• Y con los parámetros de conexión en vigor en la
  sesión
• Cada mensaje tiene 2 bytes
• Un byte para el nivel de seguridad (severidad)
• warning (conexión puede reanudarse) o fatal (la
  conexión se termina inmediatamente)
• Un byte para el código de alerta
• Mensaje inesperado, falla en el MAC o en el
  descomprimido
• Falla en el intercambio (no pudo establecerse
  acuerdo), parámetros ilegales (inconsistentes o
  irreconocibles)
• Tiempo insuficiente para procesar
• Sin certificado, mal certificado, certificado no
  soportado, certificado revocado, certificado
  expirado, certificado desconocido

17
Protocolo de Intercambio de datos TLS
18
Protocolo de Intercambio de datos

• La parte más compleja de SSL
• Permite al servidor y al cliente
• Autenticar uno a otro
• Negociar algoritmos de cifrado y MAC
• Negociar llaves de cifrado y MAC a ser usadas
• Este protocolo es ejecutado antes que cualquier
  intercambio de datos se realice
• Es decir, el protocolo record no comienza hasta
  que no acabe el de intercambio de datos.
• De hecho, el protocolo de intercambio de datos
  (de manera abreviada) aun si una sesión anterior
  es relanzada

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Protocolo handshake de TLS tres objetivos

• Negociar algoritmos criptográficos
• Cifradores simétricos
• Método de intercambio de llave
• Función de digestión de mensaje
• Autentica opcionalmente al cliente y al
  servidor
• Establece y comparte un secreto maestro

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Parámetros de estado de la Sesión

• Identificador de Sesión
• Escogido por el servidor
• Certificado de participante
• (certificado del servidor si la entidad es el
  cliente, o del cliente si la entidad es el
  servidor)
• Puede ser null (lo cual es un caso probable para
  el cliente)
• Método de Compresión
• Algoritmo usado por compresión
• Especificación de cifrado
• Algoritmos de cifrado por bloques (DES, etc.)
  puede ser null (casi nunca)
• Algoritmo hash usado para integridad (MD5 o
  SHA-1)
• Secreto Maestro
• 48-bytes secretos compartidos por el cliente y
  servidor
• Es re-ejecutable
• Existe una bandera que indica si la sesión puede
  ser reutilizada más tarde

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Parámetros de Conexión

• Números Aleatorios
• Intercambios entre servidor y cliente
• Utilizados como nonces durante los mensajes
  intercambiados
• secreto MAC
• Llave secreta utilizada en operaciones MAC
• Llave de cifrado convencional
• Vector de inicialización
• Si el modo CBC es utilizado
• Secuencias pseudo-aleatorios
• Cada participante genera sus propias secuencias

22
Definición de la palabra nonce

• Nonce The present or particular occasion.
• Nonce word A word occurring, invented, or used
  just for a particular occasion.

23
Tipos de mensajes en el protocolo handshake

24
Fases del protocolo Handshake

• Mensajes de Hola
• Mensajes de certificados e intercambio de llaves.
• Cambio de especificación de cifrado y mensajes de
  finalización

25
(No Transcript)
26
Fase 1 del Protocolo Handshake
27
Mensajes de hola

• Hola del cliente Inicia Sesión
• Propone la versión del protocolo
• Los cifradores a ser utilizados
• Es el servidor quien escoge los algoritmos
  criptográficos a ser usados

28
Establecimiento de algoritmos criptográficos

• Hola del Cliente (Lista de sus preferencias)
• versión la más alta soportada por el cliente
• El cliente envía un número aleatorio
• Se incluye un marca de tiempo para evitar ataques
  de replay
• Identificador de Sesión
• No-cero significa que el cliente desea utilizar
  una sesión existente para renovar el estado de
  conexión, cero significa una conexión nueva en
  una sesión nueva.
• Métodos de comprensión soportados por el cliente
• Selección criptográfica
• Una lista que contiene la combinación de
  algoritmos criptográficos soportados por el
  cliente en orden de preferencia

29
Establecimiento de algoritmos criptográficos

• Hola del Servidor
• versión versión propuesta por el cliente si la
  soporta el servidor, si no, la más alta soportada
  por el servidor.
• Aleatorios del servidor
• Mismos mecanismos que el cliente pero
  independientes
• Identificador de sesión
• Se acepta la sugerida por el cliente si el
  servidor la soporta
• En caso contrario, el servidor asigna un
  identificador
• Lo mismo ocurre con las sugerencias del cliente
  para los algoritmos de cifrado

30
Métodos de intercambio de Llave

• Cómo se intercambian las llaves secretas para el
  cifrado y funciones MAC?
• Primero se intercambia un secreto pre-maestro.
• El secreto maestro se deriva a partir de éste.
• Las llaves necesarias se derivan del secreto
  maestro

31
Métodos de intercambio de Llave

• Cómo se intercambia el secreto pre-maestro?
• RSA
• El servidor envía un certificado RSA, el cliente
  cifra el secreto pre-maestro y lo envía.
• Diffie-Hellman (DH) fijo
• Los parámetros DH del servidor han sido
  prefijados y se les envían al cliente por medio
  de un certificado.
• DH Efímero DH Ephemeral
• El certificado del servidor contiene una llave
  RSA o DSA
• El servidor crea los parámetros DH en tiempo real
  (se asume que sólo serán usados una vez) y los
  firma con su llave.
• DH Anónimo
• Sin certificados ni autenticación, simplemente se
  envían los parámetros DH en claro.
• Obviamente es vulnerable a ataques

32
Protocolo Diffie-Hellman
33
References

• http//www.openssl.org/
• http//www.openssl.org/docs/
• http//httpd.apache.org/docs-2.0/ssl/
• Stallings, William Cryptography and Network
  Security Principles and Practice, 2nd Edition,
  Prentice Hall, 1999.
• Wagner, David, Schneier, Bruce Analysis of the
  SSL 3.0 Protocol lthttp//www.counterpane.com/ssl.
  htmlgt
• Internet Drafts and RFCs lthttp//www.ietf.org/gt.
  

34
WTLS
35
WTLS
Protocolo de especificación de cambio de cifrado
indica la transición a la verdadera fase de
transmisión utilizando los métodos de cifrado
acordados.
Protocolo de registro administra la
fragmentación de los mensajes y aquí se realizan
los mecanismos necesarios para dar privacidad e
integridad al usuario.
WTLS es el protocolo de seguridad de WAP. Está
diseñado para hacer seguras las comunicaciones y
las transacciones sobre redes inalámbricas.
El protocolo de aplicación es la interfaz para
las capas superiores.
WTLS proporciona Privacidad, Integridad y
Autentificación.
Protocolo de alerta administra los avisos.
36
Protocolo de Negociación Completo
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Fase 4
37
Fase de Negociación
Fase de Intercambio de Datos
38
Seguridad IP
39
Protocolo Inter-redes (IP)

• Objetivo
• Proveer interconexión entre diferentes redes
• Implementado en todas las redes y ruteadores
• IP es un protocolo no confiable
• Los datagramas IP suelen perderse
• Llegan en desorden
• TCP arregla estos problemas

40
Protocol Inter-redes (IP)
41
Dónde proveer Seguridad?

• Capa de aplicación?
• S/MIME, PGP seguridad en correo electrónico
• Kerberos modelo cliente-servidor
• SSH telnet seguro
• Nivel de transporte?
• SSL / TLS
• Entre TCP y Aplicación
• Nivel IP
• IPSec

42
IPv4

• La versión IP que la mayoría de las LANs utilizan

Los datos payload siguen al encabezado
43
IPv6

• Nueva generación IP
• La motivación principal fue lo inadecuado del
  espacio de direcciones de IPv4
• Encabezado IPv6
• Estrategia modular
• Encabezado base extensiones
• Encabezado base es mayor que el de v4, pero el
  número de campos es menor

44
IPv6 header
45
Cuán seguro es IP?

• Los datos (Payload) no viajan cifrados
• No se ofrece confidencialidad
• IP sniffers están disponibles en la red
• Las direcciones IP pueden ser observadas
• La autenticación basada en direcciones IP
  addresses puede ser rota
• Así que IP tiene debilidades

46
IPSec

• Mecanismos de Seguridad para IP
• Provee confidencialidad y autenticación a nivel
  IP
• También incluye algunas características de
  administración de llaves
• Applicaciones
• VPNs (Virtual Private Networks)
• Interconexión de LANs sobre un medio inseguro
  típicamente Internet
• Ruteador a ruteador
• Acceso remoto seguro
• Nodos a ruteadores
• IPSec es obligatorio para v6 y opcional para v4

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IPSec Posibles escenarios
48
AH Servicio Anti-Replay

• Detección de paquetes duplicados
• Secuencias
• Asociadas con SAs
• 32-bit valores
• Cuando un SA es creado, se inicializa a 0
• Cuando alcance 232-1, SA debe ser terminado
• El transmisor incrementa el contador de replay y
  lo coloca en cada AH campo de secuencias
• Problema IP no es confiable, así que el
  destinatario puede recibir paquetes IP en
  desorden
• La solución es usar ventanas

49

• Ventana fija de tamaño W (por default 64)
• Empleado por el receptor

• Si un paquete recibido cae dentro de la ventana
• Si se autentica y no está marcado, márquelo
• Si ya está marcado Ataque de replay!
• Si un paquete recibido es mayor gt N
• Si está autenticado, avance la ventana así que el
  paquete esté en el extremo derecho de la ventana
• Si el paquete recibido es menor que lt N-W
• El paquete se descarta

50
Administración de Llaves en IPSec

• Objetivo principal
• Generar y administrar SAs para los modos AH y ESP
• Criptografía asimétrica
• El remitente y destinatario tienen diferentes SAs
• Puede ser manual o automatizada
• Administración manual de llave
• El administrador de red configura manualmente
  cada llave
• Administración automática de red
• Creación de llaves de acuerdo a la demanda en
  sistemas de redes grandes.

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Administración de Llaves en IPSec